Startseite Naturwissenschaften The role of greenhouse gases in radiative equilibrium – Thermodynamic evaluation
Artikel
Lizenziert
Nicht lizenziert Erfordert eine Authentifizierung

The role of greenhouse gases in radiative equilibrium – Thermodynamic evaluation

  • Helmut Ullmann EMAIL logo und Martin Bülow
Veröffentlicht/Copyright: 6. Juni 2024

Abstract

The significance of greenhouse gases for climate change is assessed in the case of carbon dioxide on the basis of thermodynamic data. According to the values of the molar heat capacity, no increased heat-storing property of this greenhouse gas can be determined. The absorption and desorption of infrared radiation by the greenhouse gases is seen as a reversible dynamic process, which on the one hand reduces the IR radiation from the Sun, and on the other hand, delays the re-radiation from the Earth. As converters of heat into IR photons and vice versa, the greenhouse gases play an important role in balancing the radiation. The direction of heat transport in the atmosphere is determined by the 2nd Law of Thermodynamics. The range of IR radiation is determined according to the gradation of air pressure in the atmosphere.

Zusammenfassung

Die Bedeutung von Treibhausgasen für den Klimawandel wird im Fall von Kohlendioxid anhand thermodynamischer Daten beurteilt. Anhand der Werte der molaren Wärmekapazität kann keine erhöhte Wärmespeichereigenschaft dieses Treibhausgases festgestellt werden. Die Absorption und Desorption von Infrarot-Strahlung durch die Treibhausgase wird als ein reversibler dynamischer Prozess angesehen, der einerseits die Infrarot-Strahlung der Sonne reduziert und andererseits die Rückstrahlung von der Erde verzögert. Als Wandler von Wärme in IR-Photonen und umgekehrt spielen die Treibhausgase eine wichtige Rolle beim Ausgleich der Strahlung. Die Richtung des Wärmetransports in der Atmosphäre wird durch den 2. Hauptsatz der Thermodynamik bestimmt. Die Reichweite der IR-Strahlung wird durch die Abstufung des Luftdrucks in der Atmosphäre bestimmt.


Corresponding author: Helmut Ullmann, Burgwartstraße 13a, 01705 Freital, Germany, E-mail:

Acknowledgments

Helmut Ullmann and Martin Bülow would like to thank their wives Erika Ullmann and Heidrun M. Bülow, respectively, for their patience and constant encouragement while working on the manuscript in difficult times.

  1. Research ethics: Not applicable.

  2. Author contributions: Both authors have accepted responsibility for the entire content of this manuscript and approved its submission. Helmut Ullmann and Martin Bülow: Developing ideas, writing and interpreting data as well as reviewing the manuscript.

  3. Competing interests: The authors state no conflict of interest.

  4. Research funding: None declared.

  5. Data availability: Not applicable.

References

1. Zhong, W.; Haigh, J. The greenhouse effect and carbon dioxide. Weather 2013, 68 (4), 100–105; https://doi.org/10.1002/wea.2072.Suche in Google Scholar

2. IPCC. Radiative forcing of climate change. In Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change; Cambridge University Press: Cambridge and New York, 2001; pp. 356–358.Suche in Google Scholar

3. IPCC. Climate change 2023: synthesis report. In Contribution of Working Groups I, II and III to the Sixth Assessment Report of the IPCC [Core Writing Team; Lee, H., Romero, J., Eds.; Geneva, 2023b; pp 1–34.Suche in Google Scholar

4. IPCC. Klimaänderung 2013: Naturwissenschaftliche Grundlagen. In Häufig gestellte Fragen und Antworten - Teil des Beitrags der Arbeitsgruppe I zum Fünften Sachstandsbericht des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen; Stocker, T. F., Qin, D., Plattner, G.-K., Tignor, M., Allen, S. K., Boschung, J., Nauels, A., Xia, Y., Bex, V., Midgley, P. M., Eds.; IPCC, 2014.Suche in Google Scholar

5. Stips, A.; Macerias, D.; Coughlan, C.; Garcia-Gorriz, E.; Liang, X. S. On the causal structure between CO2 and global temperature. Sci. Rep. 2016, 6, 21691.10.1038/srep21691Suche in Google Scholar PubMed PubMed Central

6. Leitgeb, N. Strahlen, Wellen, Felder. Thieme Verlag; Deutscher Taschenbuchverlag: Stuttgart, New York; München; 1990, pp 195–198.Suche in Google Scholar

7. IPCC. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change; Stocker, T. F.; Qin, D.; Plattner, G.-K.; Tignor, M.; Allen, S. K.; Boschung, J.; Nauels, A.; Xia, Y.; Bex, V.; Midgley, P. M., Eds.; Cambridge University Press: Cambridge and New York, 2013a; pp 1535.Suche in Google Scholar

8. Feister, U. Ozon- Sonnenbrille der Erde. Kleine Naturwiss. Bibliothek, B.G. Teubner Verlagsgesellschaft: Leipzig, S., 1990; pp 50–52.10.1007/978-3-322-96430-4Suche in Google Scholar

9. Tabellensammlung. Tabellensammlung Chemie/spezifische Wärmekapazitäten/Temperaturabhängigkeit von Cp bei Gasen; 2023. https://de.wikibooks.org/.Suche in Google Scholar

10. Czeslik, C.; Seemann, H.; Winter, R. Basiswissen Physikalische Chemie, Vieweg und Teubner. GWV Fachverlage: Wiesbaden, 2010.10.1007/978-3-8348-9359-8Suche in Google Scholar

11. NASA. Earth Observatory; 2009. https://www.nasa.gov/features/EnergyBalance/page7.php.Suche in Google Scholar

12. Kortüm, G. Einführung in die chemische Thermodynamik. Verlag Chemie, Basel, 1981; ISBN 3-527-25881-7.Suche in Google Scholar

13. Ullmann, H.; Bülow, M. Zur Rolle des Kohlenstoffdioxids für das Klima, Leibniz Online Nr. 50, S.1-7; 2023.Suche in Google Scholar

14. Watts, A. Methane: The Irrelevant Greenhouse Gas. Watts Up With That? Home/2014/April/11; 2014.Suche in Google Scholar

15. Hug, H. Zweifel am anthropogenen Treibhauseffekt. In CHEMKON; Wiley-VCH Verlag: Weinheim, 7, 2000; pp. 6–14.10.1002/ckon.20000070103Suche in Google Scholar

16. Statista. Energie und Umwelt, 2023. https://de.statista.com/statistik/daten/studie/258294/umfrage/anteil-der-wichtigsten-energiequellen-am-weltweiten-primaerenergieverbrauch/.Suche in Google Scholar

17. Dübal, H.-R.; Vahrenholt, F. Radiative energy flux variation 2001- 2020. Atmosphere 2021; 12, 1297; https://doi.org/10.3390/atmos12101297.Suche in Google Scholar

Received: 2023-10-10
Accepted: 2024-04-19
Published Online: 2024-06-06
Published in Print: 2024-12-17

© 2024 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston

Heruntergeladen am 8.12.2025 von https://www.degruyterbrill.com/document/doi/10.1515/zpch-2023-0384/html
Button zum nach oben scrollen